Współczesne problemy biologii ewolucyjnej

WSPÓŁCZESNE PROBLEMY BIOLOGII EWOLUCYJNEJ.

W 1946 roku w Princeton, odbyła się słynna konferencja, na której ostatecznie nadano kształt współczesnemu neodarwinizmowi, czyli tzw. syntetycznej teorii ewolucji. Późniejszy rozwój nauki, głównie biologii molekularnej, spowodował, że ewolucja odzyskała swą atrakcyjność intelektualną.

Na czym właściwie polegała rewolucja w neodarwinzmie? Podstawowym założeniem każdego neodarwinisty jest, że cechy nabyte przez organizm podczas indywidualnej drogi życiowej nie mogą być dziedziczone. Tylko mutacje, zmiany w materiale genetycznym są przekazywane potomstwu. Wszystko co w ciągu życia dzieje się z fenotypem, wszystkie adaptacje do środowiska, to tylko chwilowe usprawnienia, nie mające wpływu na przebieg ewolucji. Organizmy pozbawione są aktywności w procesie ewolucji, w oczach neodarwinizmu ewolucja to przemiany genotypów, kreowane przez mutacje genetyczne.

Na gruncie ewolucji rozumianej w ten sposób powstała koncepcja samolubnego DNA reprezentowana przez Richarda Dawkinsa (Samolubny gen Dawkins 1976). Dawkins proponuje spojrzenie na geny jako na nieśmiertelne replikatory. W genach zapisany jest przepis na zbudowanie organizmu, którego jedynym zadaniem jest usprawnienie replikcji genów. Zatem jedyną racją istnienia organizmów jest powielanie genów. Jest to skrajna konsekwencja neodarwinowskiego pojmowania ewolucji, pozwalająca świeżym okiem spojrzeć na otaczającą nas przyrodę.

Krytycznym punktem neodarwinowskiego pojmowania ewolucji było przekonanie, że większość mutacji genetycznych podlega działaniu doboru naturalnego. Tymczasem w różnych populacjach, dzięki rozwojowi technik biologii molekularnej, wykryto wysoki stopień zróżnicowania (polimorfizmu) genetycznego. Często w obrębie jednej populacji 25-50% genów może występować w rozmaitych postaciach. Co więcej, mimo tak dużych różnic w genach, nie dostrzega się właściwie różnic w przystosowaniu. Dlaczego zatem dobór naturalny toleruje taką sytuację? Najprostszą odpowiedzią jest przypuszczenie, że wiele mutacji jest przystosowawczo neutralnych. Takie twierdzenie było punktem wyjścia dla teorii mutacji neutralnych, przedstawionej przez M. Kimurę i T. Othę.

Dobór nie może oddziaływać na mutację neutralną przystosowawczo, gdyż jej po prostu nie dostrzega. Dzięki temu mutacje neutralne nie są faworyzowane ani eliminowane z puli genetycznej populacji. Utrwalają się w niej w tempie równym częstości, z jaką się pojawiają. Zatem tempo ewolucji molekularnej zbliżone będzie do tempa mutagenezy. Rozsądny wydaje się więc postulat, że mutacje korzystne, to najwyżej nikła część ewolucji molekularnej, zaś jej głównym źródłem są mutacje neutralne. Skoro mutacje obojętne przystosowawczo pojawiają się w stałym tempie, nie ma sensu odwoływanie się do doboru naturalnego jako głównego motoru ewolucji. Należy mu raczej nadać rolę kontrolera usuwającego z populacji osobniki niezdolne do życia. Teoria Kimury i Othy została przedstawiona jako niedarwinowska (ang. nondarwinian), ponieważ zwracała uwagę na zjawiska nie dostrzegane przez neodarwinistów. Nie była jednak z nią sprzeczna ("antydarwinowska"), stanowiła raczej jej uzupełnienie.

Na zakończenie należy wspomnieć o dodatkowej implikacji teorii mutacji neutralnych. Zakładając stałe tempo mutagenezy, zmian molekularnych można używać jako swego rodzaju zegara do mierzenia wydarzeń ewolucyjnych. Przypuścimy, że mamy dwa żyjące gatunki i chcielibyśmy wiedzieć, jak dawno rozdzieliła się ich linia ancestralna. Możemy oszacować ten czas przez porównanie sekwencji wybranych genów tych dwóch gatunków. W zrozumieniu tego zagadnienia pomocny może okazać rysunek (ZME 300 Ryc 7.6 + krótki OPIS).